Особенности строения, технические свойства и применение хвойных пород

Наибольшее промышленное значение по параметрам и за­пасам стволовой древесины среди хвойных имеют сосна обыкно­венная и ель европейская, в гораздо меньших объемах использу­ются сосна кедровая сибирская, пихта.

Сосна обыкновенная — основная лесообразующая порода в Республике Беларусь, на долю которой приходится более 60 % запаса стволовой древесины. При благоприятных условиях роста дерево сосны достигает высоты 30—35 м и толщины 1 м. Ствол правильной формы с мутовчатым расположением сучьев. Очище­ние от сучьев начинается рано, в результате чего в комлевой ча­сти ствола на значительном протяжении образуется бессучковая качественная древесина.

Сосна — порода ядровая. Ядро в свежесрубленном состоянии светло-розовое и не резко отличается от заболони, но с течением времени интенсивность окраски усиливается и оно становится буровато-красным. Заболонь широкая (30-40 годичных слоев), желтовато-белая. Переход от ранней древесины в позднюю до­вольно резкий. Смоляные ходы сравнительно крупные и много­численные. Сердцевинные лучи очень узкие, микроскопические.

Древесина сосны характеризуется следующими усредненны­ми физико-механическими показателями при влажности 12 %:

• количество годичных слоев в 1 см — 8,8;
• содержание поздней древесины в годичном слое — 28 %;
• плотность древесины — 505 кг/м³;
• коэффициент объемной усушки — 0,48;
• предел прочности при сжатии вдоль волокон — 45 МПа, статическом изгибе - 85 МПа;
• торцовая твердость — 30 Н/мм².

Наиболее прочная и смолистая древесина образуется у со­сны, выросшей на свежих или сухих песчаных почвах, а также в северных частях ареала произрастания (Финляндия, Карелия, Архангельская область РФ). Такую древесину в отдельных случа­ях можно принять за древесину лиственницы.

Древесина сосны используется практически везде, где только может быть применена как материал. По значению в народном хозяйстве страны она занимает первое место среди других дре­весных пород.

В круглом виде сосна используется для опор линий связи и электропередач, свай гидротехнических сооружений и элемен­тов мостов, деревянного домостроения, вспомогательных и вре­менных построек, идет на рудничную стойку и балансы. Кру­глые лесоматериалы распиливаются на пиломатериалы общего и специального назначения (авиационные, судостроительные, для машиностроения, строительства, производства мебели и других назначений) и применяются для изготовления шпал, переводных и мостовых брусьев железных дорог широкой и узкой колеи, для получения бочковой и ящичной тары, а также для выработки лущеного и строганого шпона.

Отходы от лесопиления и деревообработки используются в производстве арболита, фибролита, ДСтП, ДВП, МДФ, ОСБ и других композиционных материалов. Измельченная древесина сосны в виде дробленки и опилок идет на гидролизное произ­водство, выработку целлюлозы и древесной массы и на топливо в виде брикетов и пеллет. Подсочка сосны дает ценную продук­цию — живицу, из которой получают скипидар и канифоль.

Ель обыкновенная, или европейская, является второй по хо­зяйственному значению среди хвойных пород в Республике Бе­ларусь. ее запасы составляют около 10 % всей произрастающей в стране древесины.

Ель — дерево высотой до 35 м и диаметром до 1 м с прямым полнодревесным стволом и густой низко опущенной пирами­дальной кроной. Это безъядровая порода со спелой древесиной и широкой заболонью; имеет смоляные ходы. Древесина одно­родного белого цвета, иногда со слабым желтоватым оттенком. Годичные слои хорошо различаются на всех разрезах, переход ранней древесины в позднюю постепенный. Ранняя древесина белая и рыхлая, поздняя древесина более плотная, окрашена в желтовато-серый цвет и тем самым хорошо отличается от крас­новато-бурой поздней древесины сосны, кедра и лиственницы. Смоляные ходы мелкие и малочисленные. В древесине иногда встречаются прожилки.

Основные физико-механические свойства древесины ели следующие:

• количество годичных слоев в 1 см — 6;
• содержание поздней древесины в годичном слое — около 25 %;
• плотность — 465 кг/м³;
• коэффициент объемной усушки — 0,46;
• предел прочности при сжатии вдоль волокон — 33 МПа, статическом изгибе — 75 МПа;
• торцовая твердость — 26 Н/мм².

Несмотря на более низкие механические показатели древе­сины ели по сравнению с древесиной сосны в абсолютном выра­жении, по удельной прочности ель нисколько не уступает сосне.

Ель, как и сосна, имеет широкое и разнообразное примене­ние. В круглом виде древесина ели практически используется для тех же целей, что и древесина сосны. Бревна из ели распилива­ются на пиломатериалы общего назначения, авиационные, ре­зонансные, судостроительные, для машиностроения, строитель­ства, изготовления мебели, тары, на шпалы и мостовые брусья. Белый цвет, малая смолистость и достаточно длинные волокна древесины делают ель особенно пригодной для целлюлозно-бу­мажного производства и получения древесной массы. Благодаря высокой резонансной способности ель применяется для изготов­ления музыкальных инструментов и, в частности, для такой важ­ной их детали, как резонатор (дека).

Кора ели является основным сырьем для получения дубиль­ных веществ, используемых в кожевенном производстве.

Еловая зелень содержит значительное количество витаминов и биологически активных веществ, благодаря чему применяется для получения витаминной муки для животноводства.

Лиственница европейская имеет незначительное распростра­нение в Республике Беларусь и представлена в виде насаждений искусственного происхождения (лесных культур). В благопри­ятных условиях деревья лиственницы достигают высоты 40 м и диаметра 1 м. Ствол дерева малосбежистый, правильной формы, с мутовчатым расположением сучьев и с сучками между мутовками.

Лиственница — порода ядровая. Ядро интенсивно окрашено в красновато-бурый цвет и резко отличается от узкой желтовато­белой заболони. Переход от ранней древесины в позднюю очень резкий, что создает красивую текстуру на тангенциальном разре­зе. Смоляные ходы немногочисленные и очень мелкие, поэтому с трудом просматриваются на поперечном разрезе.

Средние показатели физико-механических свойств древеси­ны лиственницы, произрастающей в Республике Беларусь:

• количество годичных слоев в 1 см — 3,4;
• содержание поздней древесины в годичном слое — около 35 %;
• плотность — 536 кг/м³;
• коэффициент объемной усушки — 0,50;
• предел прочности при сжатии вдоль волокон — 47 МПа, из­гибе — 83 МПа, скалывании вдоль волокон по радиальной пло­скости — 7,9 МПа;
• торцовая твердость — 33 Н/мм²;
• ударная вязкость — 4,5 Дж/см².

Из приведенных данных видно, что древесина лиственни­цы, произрастающей в Беларуси, по своим физико-механиче­ским свойствам мало превосходит древесину сосны. Древесина лиственницы сибирской, произрастающей на территории Сибири, обладает высокими физико-механическими свойствами и по плотности и прочностным свойствам примерно на 30 % пре­восходит европейскую. В Республике Беларусь используют в ос­новном древесину лиственницы, поступающую из России. Она применяется в деревянном домостроении для нижних венцов, для настила полов и получения паркета, производства строгано­го шпона, изготовления садовой мебели, проводников шахтных подъемов, палуб в судостроении и в других случаях, где требует­ся биостойкая и достаточно прочная древесина.

Сосна кедровая сибирская, или кедр сибирский, в промышлен­ном масштабе в Республике Беларусь не выращивается, но встре­чается в экспериментальных посадках. Растет на северо-востоке европейской части России и в Сибири, достигая в высоту 40 м и в диаметре 1,5 м. Расположение сучьев мутовчатое с сучками в промежутках между мутовками. В Республику Беларусь поступает в небольшом количестве в основном в виде пиломатериалов, ис­пользуемых в деревянном домостроении и изготовлении мебели.

Кедр — порода ядровая с широкой желтовато-белой заболо­нью, которая не резко отграничивается от светло-розового ядра. В годичных слоях переход от ранней древесины постепенный, причем ранняя часть годичного слоя значительно больше позд­ней и последняя имеет вид узкой темноокрашенной полоски, со­стоящей из небольшого числа рядов узких поздних трахеид. Смо­ляных ходов у кедра меньше, чем у сосны, но они более крупные и поэтому заметны не только на поперечном разрезе, но и на продольных в виде вертикальных темных штрихов.

Древесина кедра однородного строения, мало усыхающая, мягкая, легкая, но в то же время достаточно прочная и эластич­ная, с устойчивым характерным смолистым запахом. Обрабаты­вается легче других хвойных пород. Характеризуется следующи­ми физико-механическими свойствами:

• количество годичных слоев в 1 см — 4,9;
• содержание поздней древесины в годичном слое — 23 %;
• плотность — 435 кг/м³;
• коэффициент объемной усушки - 0,36;
• предел прочности при сжатии вдоль волокон — 40 МПа, из­гибе — 72 МПа, скалывании— 5,8 МПа;
• торцовая твердость - 20 Н/мм²;
• ударная вязкость — 2,9 Дж/см².

Кедр используется для тех же целей, что сосна и ель. Вслед­ствие однородного строения и малой усушки древесина кедра яв­ляется основным материалом в производстве карандашей. Высо­кие резонансные свойства древесины кедра позволяют использо­вать ее для изготовления музыкальных инструментов. Благодаря устойчивому смолистому запаху изделия из древесины кедра в комнатных условиях не подвергаются повреждению насекомы- ми-древоточцами, а одежда в шкафах из кедра — молью.

Подсочкой стволов кедра получают высококачественную ке­дровую смолу. Масло кедрового ореха используется в кулинарии и для технических целей.

Пихта белая (европейская) и сибирская. Деревья высотой до 35—40 м, иногда более, и диаметром до 1,0—1,5 м, с прямым ство­лом, густой низкоопущенной конусовидной кроной. Ветвление мутовчатое с межмутовочными побегами. По внешнему виду де­ревья пихты похожи на деревья ели.

Пихта белая растет в лесах Западной Европы, в Республике Беларусь в незначительном количестве встречается в Беловеж­ской пуще и не подлежит промышленной заготовке. Пихта си­бирская произрастает на севере европейской части России и в Сибири. Поступление древесины пихты сибирской в нашу стра­ну весьма ограничено.

Пихта — порода безъядровая, спелодревесная. Цвет древеси­ны по всему поперечному сечению белый. Переход ранней дре­весины в позднюю постепенный. Древесина пихты по внешнему виду очень похожа на древесину ели, но отличается отсутствием в древесине смоляных ходов. Это является главным отличитель­ным макроскопическим признаком от древесины ели. Однако смола у пихты имеется, но содержится в коре в специальных жел­ваках (смоловместилищах).

Основные физико-механические показатели пихты сибирской:

• количество годичных слоев в 1 см — 4,2;
• содержание поздней древесины в годичном слое вместе с переходной зоной — 31 %;
• плотность — 356 кг/м³;
• коэффициент объемной усушки — 0,46;
• предел прочности при сжатии вдоль волокон — 37 МПа, из­гибе — 64 МПа, скалывании вдоль волокон —5,5 МПа;
• торцовая твердость — 24 Н/мм²;
• ударная вязкость — 2,7 Дж/см².

В соответствии с СТБ 1711-2007 древесина пихты наряду с другими хвойными породами может применяться для выработки пиломатериалов общего и специального назначения (авиацион­ных, резонансных, судостроительных), для изготовления шпал железных дорог, различного вида тары, лущеного шпона, в про­изводстве целлюлозы и древесной массы. В круглом виде может использоваться для опор линий связи и электропередач, в строи­тельстве и для рудничной стойки.

Пихтовый бальзам, добываемый из смоляных желваков коры (канадский бальзам), имеет показатель преломления световых лучей, одинаковый со стеклом, и применяется для склеивания оптических стекол.